(57)【要約】  【課題】  生産効率が良く、コスト低減が可能であり、さらに薄型、小型化を実現する二次電池パックの接合方法および電池パックを提供する。  【解決手段】  二次電池パック内に配設される保護回路基板と二次電池とを接続するための金属タブに、棒形状のものを使用する。保護回路基板と棒状金属タブの接続は、保護回路基板に設けたスルーホールに棒状金属タブを通し、はんだ付けをすることによりなされる。二次電池と棒状金属タブの接続は、二次電池に抵抗溶接により平板状金属タブを接着し、保護回路基板と同様に、平板状金属タブに設けたスルーホールに棒状金属タブを通し、はんだ付けをすることによりなされる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と保護回路基板とを接合する接合方法において、
上記二次電池と保護回路基板とを棒形状の導電性タブを用いて接合することを特徴とする二次電池の接合方法。
【請求項２】
複数の電池セルを有する電池パックにおいて、
上記電池パック内の二次電池と保護回路基板とを棒形状の導電性タブを用いて接合することを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項２に記載の電池パックにおいて、
上記複数の電池セルの＋側の電極を共通に接続する第１の導電性タブと、
上記複数の電池セルの−側の電極を共通に接続する第２の導電性タブとを有し、
上記第１のタブと保護回路基板とを接続する第１の棒状の導電性タブと、
上記第２のタブと保護回路基板とを接続する第２の棒状の導電性タブとからなる電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次電池パックの接合方法および電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、二次電池を電源として内蔵した機器が多くの分野で用いられている。近年は機器の多機能化、小型化が進み、より携帯性の高い機器が多くなっている。そのため、機器の使用頻度も増し、二次電池の需要が大きくなっている。これらの機器の小型化に伴い、本体に合わせて二次電池もより薄く、小型であるものが求められている。
【０００３】
従来、二次電池の電池パックにおいて、二次電池の保護回路基板と二次電池を接合する金属タブには平板状のものを使用する事が一般的である。ところが、この平板状のタブを用いて二次電池パックを構成する場合、引き回しの経路や方法に制限が生じる。これにより、金属タブが最短経路を経由できずインピーダンスが大きくなる、あるいは電池収納部スペースが最大効率で利用できず、電池パックケース内の二次電池を大きくとることができなかった。
【０００４】
以下の特許文献１に、電池パックの薄型化を実現する電池パックの作製方法が記載されている。特許文献１の発明は、発電要素をラミネートシートで形成した外装ケースに収容した薄型電池を電池パックケース内に収めることによって電池パックの薄型化を図るとともに、正負のそれぞれのリードを外装ケースの同じ辺から引き出し、電池保護装置に配設することにより、無駄なスペースを無くし、一層の小型化・薄型化を図っている。
【特許文献１】特開２０００−１４９８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の技術を用いて二次電池を作製した場合、インピーダンスやスペース効率の問題の他、平板状の金属タブを使用することからその加工自由度に制限があり、生産工程を短縮できないという問題があった。つまり、平板状の金属タブの加工は図１Ａのように折り曲げることしかできず、図１Ｂのように曲げることは不可能である。このため、電池パックの作製工程にも制限が生じ、あらかじめ各部を組み立ててから、それらを組み合わせて電池を作製することが困難になる。
【０００６】
そこで、図２に示すように、電池作製工程では、（１）組み電池（電池セルと金属タブを組んだもの）の組み立て、（２）保護回路基板（マウント基板）を組み電池へ取り付け、（３）ケースへの組み込み、という生産工程を一貫した手順にて行わねばならなかった。しかしながら、この作製工程では生産効率があがらない。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、生産効率が良く、コスト低減が可能であり、さらに薄型、小型化を実現する二次電池パックの接合方法および電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、二次電池を接合する接合方法において、二次電池の保護回路基板と二次電池とを棒形状の金属タブを用いて接合することを特徴とする二次電池の接合方法である。
【０００９】
また、この発明の第２の態様は、複数の電池セルを有する電池パックにおいて、電池パック内の保護回路基板と二次電池とを棒形状の金属タブを用いて接合することを特徴とする電池パックである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明では、加工自由度の高い棒状の金属タブを用いることにより、たとえば、組み電池の形態が同じものであり、保護回路基板とケースの仕様が異なるものであっても、組み電池組み立てだけの生産をあらかじめ行い、要求に応じてその後の組み立てを行うことが容易であるため、生産効率を上げることが可能となる。また、保護回路基板と電池パックケースを海外の加工費の安い地域で生産し、それを輸入して使用することも可能となるため、コストの低減を図ることができる。
【００１１】
さらに、タブの引き回しに最短経路を取ることが可能となり、タブの長さが短くなったため、（１）配線インピーダンスが低くなる、（２）スペース効率が高まる、（３）決まったサイズの電池パック内において、電池のサイズを大きく取ることができる、（４）電気抵抗溶接をすることも可能、という効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図３に、この発明に適用することが可能な金属タブの形状を示す。金属タブは棒状であれば良いが、加工自由度の点から円柱状である場合がもっとも好適である。用いる円柱状金属タブの形状は図３Ａの他、図３Ｂの形状であっても良い。まずは、図３Ａの形状で説明する。
【００１４】
図４Ａに、基板電極１、保護回路基板２、円柱状金属タブ３、二次電池４の接合状態を示す。保護回路基板２には、円柱状金属タブ３を貫通させ、基板電極１との導通をとる事を目的としたスルーホール５が形成されている。円柱状金属タブ３はこのスルーホール５に差し込む。円柱状金属タブ３と基板電極１は、最終的にはんだ付けによって接合され、電池パックケース６内に挿入される。
【００１５】
これに対して、従来の平板状タブを用いた場合は図４Ｂのようになる。保護回路基板１２を巻き込むように二次電池へ配線される為、配線経路が長くなると共に、平板状タブ１３の厚み分だけ二次電池収納スペースが少なくなる。
【００１６】
保護回路基板に接合される円柱状金属タブの接合強度を増す為には、図３Ａの様に接合表面積が大きい形状でなければならない。図３Ａを用いてはんだ付けにより作製する場合、実装状態は図５の様になる。一方、はんだ付けによらずに、溶接を用いる場合については、図３Ｂに示す円柱状金属タブを用い図６に示す様に実装する。溶接を用いる場合、スルーホール３５の片面には、平板状金属タブ３７が実装されており、これと図３Ｂに示す円柱状金属タブ３３を用いて溶接すればよい。
【００１７】
このように、二次電池パックにおいて、保護回路基板と二次電池を接合する金属タブに円柱形状のものを使用することにより、タブの長さが短くなる。これより、（１）配線インピーダンスが低くなる、（２）スペース効率が高まる、（３）電池パック内の二次電池のサイズを大きくすることが可能、（４）電気抵抗溶接をすることが可能、という効果を有することとなる。
【００１８】
以下に、上述の円柱状金属タブを用いた一実施形態の例を説明する。この一実施形態では、２つの角型セルを組み合わせたリチウムイオン二次電池を作製する。
【００１９】
図７に、従来例として、平板状金属タブのみを用いて二次電池を作製したときの二次電池の仕様を示す。図７Ａは二次電池の正面図、図７Ｂ、図７Ｃはそれぞれ二次電池の側面図、図７Ｄは二次電池の底面図である。図７において、リチウムイオン二次電池は、参照符号４１で示される正極用タブと、参照符号４２で示される負極用タブと、参照符号４３で示される電池セルと、参照符号４４で示される保護回路基板で構成されている。なお、正極用タブ４１と負極用タブ４２は共に平板状金属タブである。また、外装用の電池パックケースは省略する。
【００２０】
従来例のリチウムイオン二次電池では正極用タブ４１と負極用タブ４２に平板状金属タブを用いているため、電池セルと保護回路基板とを巻き込むようにタブが配置されている。
【００２１】
これに対して、図８に、この発明を適用したときの二次電池の仕様を示す。図８Ａは二次電池の正面図、図８Ｂ、図８Ｃはそれぞれ二次電池の側面図、図８Ｄは二次電池の底面図である。一実施形態のリチウムイオン二次電池は、参照符号５１で示される正極用タブと、参照符号５２で示される負極用タブと、参照符号５３で示される電池セルと、参照符号５４で示される保護回路基板で構成されている。
【００２２】
一実施形態のリチウムイオン二次電池では、円柱状金属タブを用いた正極用タブ５１または円柱状金属タブを用いた負極用タブ５２を電池セル５３および保護回路基板５４と接合する際、平板状金属タブ５５を併用する。具体的には、保護回路基板５４との接合は、保護回路基板５４に設けたスルーホールに正極用タブ５１および負極用タブ５２を通し、はんだ付けをすることによってなされる。
【００２３】
また、負極用タブ５２とリチウムイオン二次電池の負極側との接合（図８の５６部）は、平板状金属タブ５５を用いて接合される。円で囲まれた５６部は、図９で詳細に示される。電池セル５３に抵抗溶接により接合された平板状金属タブ５５に、円柱形状である負極用タブ５２を嵌め込むためのスルーホール５８を設け、保護回路基板５４の場合と同様にはんだ付けによって接合する。なお、はんだ付けは点線で囲んだ部分に行う。正極用タブ５１と電池セル５３の正極側の接合も、平板状金属タブを用いて同様に接合する。
【００２４】
上述のように円柱状金属タブを用いて作製した場合、従来例と比較すると、電池の最大容積は４％ダウンし、スペース効率が上昇する。また、保護回路基板を巻き込んでタブを配置する必要がなくなり、配線経路が短くなることから、インピーダンスは８％ダウンする。
【００２５】
次に、円柱状金属タブを用いた場合の生産工程の分割効果について、図を参照して説明する。なお、生産工程は主な工程のみ表示しており、一部の工程は省略してある。
【００２６】
図２は、従来の方法で電池パックを作製する場合の作製工程のフローである。加工自由度に制限のある平板状金属タブを用いた場合、一貫したプロセスで電池の組み立てを行わねばならなかった。
【００２７】
一方、図１０は、円柱状金属タブを用いて二次電池を作製したときの作製工程のフローである。円柱状金属タブは折り曲げなどの加工が自由であるため、たとえば以下のように組み立ての工程を分割することが可能となる。
【００２８】
この方法は、一例として、３つのブロックに分けることが可能である。図１０のブロックＡでは、円柱状金属タブの接合、および複数の電池セルを並列に接続するために、平板状タブを用いて電池セルを組み立てておく。また、ブロックＢでは、保護回路基板にはんだ付けにより円柱状金属タブを実装しておく。さらに、電池パックケースの下側ケースを組み立てるところまでを行っておく。
【００２９】
次に、下側ケースに取り付けられた電池セルと、円柱状金属タブを実装した保護回路基板とを組み立てる。さらに、別に作製した上側ケースを取り付け、接合し、はんだ付けを行うことにより、電池パックの組み立てが完了する。
【００３０】
上述のブロックＡとブロックＢの工程は、加工自由度が高く、曲げ方向に制限のない円柱状金属タブを用いることにより、ケースと保護回路基板を組み込んだ後に電池セルを接合することが可能となる。
【００３１】
以下に、円柱状金属タブを用いて二次電池を作製するようにした他の実施形態の具体的な例を示す。なお、上述した生産工程のフローのうち、上下電池パックケースの組み込みを省略して説明する。
【００３２】
図１１は、図１０のブロックＡに示す工程の具体例である。参照符号６１で示される電池セルと、参照符号６２で示される平板状金属タブを抵抗溶接により組み立てておく。以下、組み立てた電池セル６１および平板状金属タブ６２を組み電池と適宜称し、参照符号６０で示す。
【００３３】
また、図１２は、図１０のブロックＢに示す工程の具体例である。図１１の組み立てと別工程で、参照符号７１で示される保護回路基板と参照符号７２で示される基板電極、および参照符号７３で示される円柱状金属タブの組み立てを、はんだ付けにより行う。以下、組み立てた保護回路基板７１、基板電極７２、および円柱状金属タブ７３を、マウント済み基板と適宜称し、参照符号７０で示す。
【００３４】
さらに、組み電池６０とマウント済み基板７０を組み立てる。図１３に、組み立て後の仕様を示す。接合は、平板状金属タブ６２に設けられたスルーホール内に円柱状金属タブ７３を通して折り曲げ、はんだ付けをすることによりなされる。なお、円柱状金属タブ７３は、正極用タブ７３ａと、負極用タブ７３ｂとを合わせて称するものである。
【００３５】
このような方法を用いることにより、組み電池の形状が同じもので、保護回路基板とケースの仕様が異なるものであっても、組み電池の組み立てのみの生産をあらかじめ行い、客先の要求に応じてその後の組み立てを行うことが容易に可能であるため、生産効率を上げることが可能である。
【００３６】
また、製造工程を分割することが可能となる。これにより、たとえば、ブロックＡ、ブロックＢの工程を海外で行い、組み立てられた組み電池６０およびマウント済み基板７０を輸入してブロックＣの工程を国内で行うといったことも可能である。ブロックＡとブロックＢを同時進行で行うことができるため、生産タクトは２０％短縮される。
【００３７】
さらに、保護回路基板と電池パックケースを海外のコストの低い地域で生産し、それを輸入して使用することが可能となるため、生産コストの低減を図ることも可能となる。
【００３８】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００３９】
例えば、電池の種類はリチウムイオン電池のみでなく、ポリマー電池などにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】平板状金属タブの折り曲げ可能な方向について説明する略線図である。
【図２】平板状金属タブを用いて電池パックを作製する場合の作製工程のフローを示す略線図である。
【図３】この発明に適用することが可能な金属タブの形状を示す略線図である。
【図４】この発明を適用した電池の仕様と、従来の方法で作製した電池の仕様を比較する略線図である。
【図５】図３Ａの円柱状金属タブを用いた場合の実装状態を示す略線図である。
【図６】図３Ｂの円柱状金属タブを用いた場合の実装状態を示す略線図である。
【図７】平板状金属タブを用いて電池を作製した場合の具体例を示す略線図である。
【図８】円柱状金属タブを用いて電池を作製した場合の具体例を示す略線図である。
【図９】平板状金属タブと円柱状金属タブを接合する方法を示す略線図である。
【図１０】円柱状金属タブを用いて電池パックを作製する場合の、作製工程のフローを示す略線図である。
【図１１】図１０のブロックＡの工程で作製した組み電池を示す略線図である。
【図１２】図１０のブロックＢの工程で作製したマウント済み基板を示す略線図である。
【図１３】図１０のブロックＣの工程で作製した電池を示す略線図である。
【符号の説明】
【００４１】
２・・・保護回路基板
３・・・円柱状金属タブ
５・・・スルーホール
１１・・・基板電極
１２・・・保護回路基板
１３・・・平板状金属タブ
４１・・・正極用タブ
４２・・・負極用タブ
５１・・・正極用タブ
５２・・・負極用タブ
５３・・・電池セル
５４・・・保護回路基板
６１・・・電池セル
７１・・・保護回路基板
７２・・・基板電極
７４・・・はんだ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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